JP3893907B2 - Intake control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸入空気量を制御する内燃機関用吸気制御装置に関するもので、特にスロットル弁の開度を回転角度検出装置を用いて精度良く検出することが可能な内燃機関用吸気制御装置に係わる。
【0002】
【従来の技術】
従来より、特開平8−254129号公報においては、内燃機関への吸気通路が形成されたスロットルボデーと、このスロットルボデーに回転自在に支持されたシャフトに取り付けられて、吸気通路を開閉するスロットル弁と、このスロットル弁のシャフトの一端部にナットを用いて固定されたバルブギヤと、このバルブギヤに噛み合う中間減速ギヤと、この中間減速ギヤを駆動するモータとを備えた内燃機関用吸気制御装置(従来の技術)が提案されている。
【0003】
この内燃機関用吸気制御装置は、バルブギヤとは逆側のシャフトの端部にスロットルポジションセンサを配置しているが、この構造であると体格が大きくなるので、バルブギヤと同じ側に非接触式のセンサを配置することが望ましい。また、バルブギヤは、半月状に形成されており、その切欠き端面は、スロットル弁の全閉位置で、スロットルボデーの取付座に固定されたストッパに衝突するように構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の内燃機関用吸気制御装置において、バルブギヤの材質として鉄系の磁性金属を用いた場合には、磁気発生源である磁石とヨークで構成される磁気回路からの磁束の洩れが発生し、非接触式の検出素子を用いてスロットル弁およびそのシャフトの開度を高精度に検出することはできないという問題が生じている。また、バルブギヤの材質として熱可塑性樹脂を用いた場合には、シャフトの一端部に固定される、バルブギヤの被固定部や、バルブギヤのそれ以上の回転を規制するストッパに衝突する、バルブギヤのストッパ部に、補強材をインサート成形する必要がある。したがって、磁石やヨークを含むと、多くの部品をバルブギヤにインサート成形する必要があるので、コストアップとなるという問題が生じている。
【0005】
【発明の目的】
本発明の目的は、分割型の磁石と分割型のヨークで構成される磁気回路からの磁束の洩れを防止でき、且つ部品点数を軽減してコストダウンを図ることのできる内燃機関用吸気制御装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明によれば、スロットル弁のシャフト部を駆動する回動体を、磁気回路に影響を与えない非磁性金属により製作し、更に、その非磁性金属製の回動体に、2個に分割された分割型の磁石と2個に分割された分割型のヨークを収容、保持する保持部と、シャフト部に固定される被固定部とを一体的に設け、更に、分割型の磁石および分割型のヨークを、分割型の磁石の一方が分割型のヨークの一方の端部同士で挟まれ、且つ分割型の磁石の他方が分割型のヨークの他方の端部同士で挟まれるように、分割型の磁石が分割型のヨーク間に配置された状態で、回動体の保持部の内周面に固定し、非接触式の検出素子を、分割型の磁石の内周側に配置し、回動体を、非磁性金属により製作したことにより、分割型の磁石と分割型のヨークで構成される磁気回路からの磁束の洩れを防止できるので、非接触式の検出素子を用いてスロットル弁の開度を高精度に検出することができる。また、回動体の被固定部を補強材により補強する必要はなく、部品点数を軽減できるので、コストダウンを図ることができる。
【0007】
請求項2に記載の発明によれば、回動体を、錆止めが不要な金属により製作したことにより、回動体の表面に防錆処理を施す必要はなく、回動体の製作工程を簡素化できるので、製品コストを低減することができる。また、請求項3に記載の発明によれば、スロットルボデーに、回動体のそれ以上の回転を規制するストッパを設けている。そして、回動体に、スロットル弁の全閉時にストッパに当接するストッパ部を一体的に設けることにより、回動体のストッパ部を補強材により補強する必要はなく、部品点数を軽減できるので、コストダウンを図ることができる。さらに、請求項4に記載の発明によれば、スロットル弁のシャフト部の一端部にバルブギヤの被固定部を、かしめまたは溶接により固定したことによって、ナット締めによる固定に対して、非接触式の検出素子を有する回転角度検出装置を小型化することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
[実施例の構成]
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。ここで、図1および図2は内燃機関用吸気制御装置を示した図である。
【0009】
本実施例の内燃機関用吸気制御装置は、内燃機関(エンジン)への吸気通路を形成するスロットルボデー1と、このスロットルボデー1内に回動自在に支持されたスロットル弁(スロットルバルブ)2と、このスロットルバルブ2のシャフト部であるスロットルバルブシャフト(以下シャフトと略す)3と、このシャフト3を回転駆動するアクチュエータ4と、このアクチュエータ4を電子制御するエンジン制御装置(以下ECUと呼ぶ)とを備えている。そして、内燃機関用吸気制御装置は、自動車のアクセルペダル(図示せず)の踏み加減に基づいてエンジンに流入する吸入空気量を制御することでエンジンの回転速度をコントロールするものである。なお、ECUには、アクセルペダルの踏み加減を電気信号(アクセル開度信号)に変換し、ECUへどれだけアクセルペダルが踏み込まれているかを出力するアクセル開度センサ(図示せず)が接続されている。
【0010】
また、内燃機関用吸気制御装置は、スロットルバルブ2の開度を電気信号(スロットル開度信号)に変換し、ECUへどれだけスロットルバルブ2が開いているかを出力するスロットルポジションセンサ5を備えている。スロットルボデー1は、アルミニウムダイカストにより製造され、スロットルバルブ2を保持する装置で、エンジンのインテークマニホールドにボルト等の締結具を用いて固定されている。このスロットルボデー1には、シャフト3の一端部をボールベアリング11を介して回転自在に支持する軸受保持部12と、シャフト3の他端部をドライベアリング13を介して回転自在に支持する軸受保持部14と、アクチュエータ4を収容する収容部15とを有している。軸受保持部14の端部には、開口部を塞ぐためのプラグ16が装着されている。
【0011】
そして、スロットルボデー1には、スロットルバルブ2が全閉した際にバルブギヤ6が当接するストッパ17をねじ止め固定している。そのストッパ17は、スロットルバルブ2が全閉した際に、スロットルバルブ2およびそのシャフト3等のそれ以上の回動を規制する。また、スロットルボデー1には、スロットルバルブ2およびその周辺に空気中の水分が氷結する現象(アイシング)を防止するための温水(エンジンの冷却水)を導く温水配管(冷却水経路)19が取り付けられている。そして、スロットルボデー1には、スロットルボデー1の開口側を閉塞するセンサカバー20が取り付けられている。このセンサカバー20は、スロットルポジションセンサ5の各端子間を電気的に絶縁する熱可塑性樹脂よりなる。そして、センサカバー20は、スロットルボデー1の開口側に設けられた嵌合部に嵌め合わされる被嵌合部21を有し、略円筒形状のクリップ22によってスロットルボデー1の開口側端部に組み付けられている。
【0012】
スロットルバルブ2は、エンジンに吸入される吸入空気量をコントロールするバタフライ形の回転弁で、シャフト3の外周に締結ねじ等の締結具23を用いて固定されている。本実施例のスロットルバルブ2は、金属板または樹脂板により略円板形状に形成されている。シャフト3の一端部には、非磁性金属により製作されたバルブギヤ(本発明の回動体に相当する)6が固定されている。バルブギヤ6は、非磁性金属(具体的には防錆処理が不要なステンレス鋼よりなる焼結金属)により所定の略円環形状に形成されている。また、バルブギヤ6の扇形状本体部の外周面には、中間減速ギヤ33と噛み合うギヤ部24が設けられている。そして、バルブギヤ6には、シャフト3の一端部にかしめ等の手段を用いて固定される円環状の被固定部25、内周面に分割型の永久磁石41と分割型のヨーク42を保持する円筒状の保持部26、およびスロットルバルブ2が全閉した際にスロットルボデー1に固定されたストッパ17に当接する外周突起部(ストッパ部)27が設けられている。
【0013】
また、バルブギヤ6とボールベアリング11の内輪との間には、樹脂材料よりなるロータ部材7がシャフト3の外周に回転自在に支持されている。そして、バルブギヤ6の図示左端面とロータ部材7の図示右端面との間、およびロータ部材7の図示左端面とスロットルボデー1の図示右端面との間には、スロットルバルブ2およびそのシャフト3をエンジンがアイドル回転速度の時の初期位置に戻すためのコイル状のリターンスプリング28、29が装着されている。
【0014】
アクチュエータ4は、ECUにより電子制御されるモータ31と、このモータ31の出力軸の外周に固定されたピニオンギヤ32と、このピニオンギヤ32と噛み合って回転する中間減速ギヤ33と、この中間減速ギヤ33と噛み合って回転する前述したバルブギヤ6とを有し、スロットルバルブ2およびそのシャフト3を回転駆動するバルブ駆動手段である。モータ31は、センサカバー20内に埋設されたモータ用通電端子に一体的に接続されて、通電により作動する駆動源である。ピニオンギヤ32は、モータ31の出力軸と一体的に回転するモータギヤである。
【0015】
中間減速ギヤ33は、樹脂により一体成形され、回転中心を成す支持軸34の外周に回転自在に嵌め合わされている。そして、中間減速ギヤ33には、ピニオンギヤ32に噛み合う大径ギヤ35、およびバルブギヤ6のギヤ部24に噛み合う小径ギヤ36が設けられている。ここで、ピニオンギヤ32および中間減速ギヤ33は、モータ31のトルクをバルブギヤ6に伝達するトルク伝達手段である。また、支持軸34の軸方向の一端部は、センサカバー20の内壁面に形成された凹状部に嵌め込まれ、他端部は、スロットルボデー1の外壁面に形成された凹状部に圧入固定されている。
【0016】
スロットルポジションセンサ5は、本発明の回転角度検出装置に相当するもので、磁界発生源である分割型(略角形状)の永久磁石41と、この永久磁石41に磁化される分割型(略円弧状)のヨーク(磁性体)42と、分割型の永久磁石41に対向するようにセンサカバー20側に一体的に配置されたホール素子43と、このホール素子43と外部のECUとを電気的に接続するための導電性金属薄板よりなるターミナル(図示せず)と、ホール素子43への磁束を集中させる鉄系の金属(磁性材料)よりなるステータ44とから構成されている。
【0017】
分割型の永久磁石41および分割型のヨーク42は、バルブギヤ6の保持部26の内周面に接着剤等を用いて固定されている。なお、分割型の永久磁石41は、隣設する2つのヨーク42間に配されている。本実施例の分割型の永久磁石41は、着磁方向が図2において図示上下方向(図示上側がN極、図示下側がS極)の略角形状の永久磁石が、互いに同じ極が同じ側になるように配置されている。ホール素子43は、本発明の非接触式の検出素子に相当するもので、永久磁石41の内周側に対向して配置され、感面にN極またはS極の磁界が発生すると、その磁界に感応して起電力(N極の磁界が発生すると+電位が生じ、S極の磁界が発生すると−電位が生じる)を発生するように設けられている。
【0018】
[実施例の作用]
次に、本実施例の内燃機関用吸気制御装置の作用を図1および図2に基づいて簡単に説明する。
【0019】
運転者がアクセルペダルを踏み込むと、アクセル開度センサよりアクセル開度信号がECUに入力される。そして、ECUによってスロットルバルブ2が所定の開度となるようにモータ31が通電されて、モータ31の出力軸が回転する。そして、出力軸が回転することによりピニオンギヤ32が図2において図示左回転方向に回転して中間減速ギヤ33の大径ギヤ35にトルクが伝達される。そして、大径ギヤ35の回転に伴って小径ギヤ36が支持軸34を中心にして図2において図示右回転方向に回転すると、小径ギヤ36と噛み合うギヤ部24を有するバルブギヤ6が回転する。これにより、バルブギヤ6がシャフト3を中心にして図2において図示左回転方向に回転するので、シャフト3が所定の回転角度だけ回転し、スロットルボデー1に形成されるエンジンへの吸気通路内においてスロットルバルブ2が所定の回転角度に保持される。
【0020】
一方、スロットルポジションセンサ5は、バルブギヤ6と一体的に回転する分割型の永久磁石41の回転位置をホール素子43によって検出して、ターミナルを介してECUにスロットル開度信号を送る。このスロットル開度信号によってECUはどれだけ燃料を噴射するかを判断する。運転者がアクセルペダルを戻すと、モータ31の回転によってスロットルバルブ2、そのシャフト3およびバルブギヤ6が元の回動位置に戻されて、スロットルバルブ2が全閉位置となり、エンジンの回転速度がアイドル回転速度となる。
【0021】
[実施例の効果]
以上のように、本実施例の内燃機関用吸気制御装置は、スロットルバルブ2およびそのシャフト3を駆動するためのバルブギヤ6の材質を、磁気回路に影響を与えない、つまりホール素子43の検出精度に影響を与えない非磁性金属としたことにより、分割型の永久磁石41と分割型のヨーク42で構成される磁気回路からの磁束の洩れを防止することができるので、非接触式の検出素子であるホール素子43を用いてスロットルバルブ2の開度を高精度に検出することができる。また、バルブギヤ6を非磁性金属により製作することにより、シャフト3の一端部にかしめ等の手段を用いて固定される円環状の被固定部25、およびスロットルバルブ2が全閉した際にスロットルボデー1に固定されたストッパ17に当接する外周突起部27に、補強するための補強材(例えば金属材)を設ける必要はなく、部品点数を軽減できるので、コストダウンを図ることができる。
【0022】
また、スロットルバルブ2およびそのシャフト3を駆動するためのバルブギヤ6の材質を、ステンレス鋼よりなる焼結金属としたことにより、バルブギヤ6の表面に錆が発生するのを防止するための防錆処理、つまりバルブギヤ6の表面に溶融亜鉛鍍金や電気亜鉛鍍金を施す必要はなく、バルブギヤ6の製作工程を簡素化できるので、コストダウンを図ることができる。また、スロットルバルブ2のシャフト3の一端部にバルブギヤ6を、かしめまたは溶接等の手段を用いて固定したことにより、ナット等の締結具を用いて締め付け固定する固定方法に対して、シャフト3の軸方向寸法を短縮でき、分割型の永久磁石41および分割型のヨーク42で構成される磁気回路を小型化することができる。これにより、内燃機関用吸気制御装置全体のサイズを小型化することができる。
【0023】
[変形例]
本実施例では、本発明をアクチュエータ4によりスロットルバルブ2およびそのシャフト3を回転駆動するようにした内燃機関用吸気制御装置に適用した例を説明したが、本発明をアクセルペダルの踏み込み量をワイヤーケーブルやアクセルレバーを介して機械的にスロットルバルブ2およびそのシャフト3に伝えて、スロットルバルブ2およびそのシャフト3を作動させるようにした内燃機関用吸気制御装置に適用しても良い。
【0024】
本実施例では、非接触式の検出素子としてホール素子43を使用した例を説明したが、非接触式の検出素子としてホールICまたは磁気抵抗素子等を使用しても良い。また、本実施例では、回動体をモータ31のトルクをシャフト3に伝達する中間減速ギヤ33の小径ギヤ36に噛み合うギヤ部24を有するバルブギヤ6に用いた例を説明したが、回動体をアクセルペダルに連動するワイヤーケーブルを取り付けるための取付部を有するアクセルレバーに用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関用吸気制御装置を示した断面図である(実施例)。
【図2】内燃機関用吸気制御装置を示した側面図である(実施例)。
【符号の説明】
1 スロットルボデー
2 スロットルバルブ(スロットル弁)
3 シャフト(シャフト部)
4 アクチュエータ
5 スロットルポジションセンサ(回転角度検出装置)
6 バルブギヤ(回動体)
17 ストッパ
25 被固定部
26 保持部
27 外周突起部(ストッパ部)
31 モータ
33 中間減速ギヤ
41 分割型の永久磁石
42 分割型のヨーク
43 ホール素子(非接触式の検出素子)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an intake air control device for an internal combustion engine that controls the intake air amount of the internal combustion engine, and more particularly to an intake air control for an internal combustion engine that can accurately detect the opening of a throttle valve using a rotation angle detection device. Related to the device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in JP-A-8-254129, a throttle body in which an intake passage to an internal combustion engine is formed and a throttle valve which is attached to a shaft rotatably supported by the throttle body and opens and closes the intake passage. An intake control device for an internal combustion engine (conventional art) comprising: a valve gear fixed to one end of a shaft of the throttle valve using a nut; an intermediate reduction gear meshing with the valve gear; and a motor for driving the intermediate reduction gear Technology) has been proposed.
[0003]
In this intake control device for an internal combustion engine, a throttle position sensor is disposed at the end of the shaft opposite to the valve gear. However, this structure increases the physique, so that it is non-contact type on the same side as the valve gear. It is desirable to place a sensor. Further, the valve gear is formed in a half-moon shape, and the notch end surface is configured to collide with a stopper fixed to a throttle body mounting seat in the fully closed position of the throttle valve.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional intake control device for an internal combustion engine, when an iron-based magnetic metal is used as the material of the valve gear, leakage of magnetic flux from a magnetic circuit composed of a magnet that is a magnetic source and a yoke occurs. However, there is a problem that the opening degree of the throttle valve and its shaft cannot be detected with high accuracy using a non-contact type detection element. In addition, when thermoplastic resin is used as the material for the valve gear, the valve gear stopper is fixed to one end of the shaft and collides with a fixed portion of the valve gear or a stopper that restricts further rotation of the valve gear. In addition, it is necessary to insert-mold the reinforcing material. Therefore, when a magnet or a yoke is included, many parts need to be insert-molded into the valve gear, which raises a problem of increasing costs.
[0005]
OBJECT OF THE INVENTION
An object of the present invention, split-type magnet and prevents leakage of magnetic flux from the magnetic circuit constituted by split yoke, and internal combustion engine intake control device capable of reducing the cost by reducing the number of components Is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the rotating body that drives the shaft portion of the throttle valve is made of a nonmagnetic metal that does not affect the magnetic circuit. A holding part that accommodates and holds a split-type magnet divided into two pieces and a split-type yoke divided into two pieces and a fixed part that is fixed to the shaft part are integrally provided. One of the split-type magnets is sandwiched between one ends of the split-type yoke , and the other of the split-type magnets is sandwiched between the other ends of the split-type yoke. as described above, in a state where the split-type magnets are arranged between the division type yoke, and fixed to the inner peripheral surface of the holding portion of the rotating body, a detection element of the non-contact type, the inner circumferential side of the split magnets arranged, the rotating body, by fabricated by a non-magnetic metal, split magnets and the split type of Since the leakage of magnetic flux from the magnetic circuit constituted by chromatography click can be prevented, the detection element of the non-contact type can detect the opening degree of the throttle valve with high precision using. Further, it is not necessary to reinforce the fixed portion of the rotating body with a reinforcing material, and the number of parts can be reduced, so that the cost can be reduced.
[0007]
According to the invention described in
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Configuration of Example]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the invention will be described based on examples with reference to the drawings. Here, FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams showing an intake control device for an internal combustion engine.
[0009]
An intake control device for an internal combustion engine according to this embodiment includes a throttle body 1 that forms an intake passage to the internal combustion engine (engine), and a throttle valve (throttle valve) 2 that is rotatably supported in the throttle body 1. A throttle valve shaft (hereinafter abbreviated as a shaft) 3 that is a shaft portion of the
[0010]
The intake control device for an internal combustion engine includes a
[0011]
A
[0012]
The
[0013]
A
[0014]
The actuator 4 includes a
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
The split
[0018]
[Operation of Example]
Next, the operation of the intake control device for the internal combustion engine of the present embodiment will be briefly described with reference to FIGS.
[0019]
When the driver depresses the accelerator pedal, an accelerator opening signal is input to the ECU from the accelerator opening sensor. Then, the
[0020]
On the other hand, the
[0021]
[Effect of Example]
As described above, the intake control device for the internal combustion engine of the present embodiment does not affect the magnetic circuit with respect to the material of the
[0022]
Further, the material of the
[0023]
[Modification]
In the present embodiment, the example in which the present invention is applied to the intake control device for an internal combustion engine in which the
[0024]
In this embodiment, an example in which the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an intake control device for an internal combustion engine (Example).
FIG. 2 is a side view showing an intake control device for an internal combustion engine (Example).
[Explanation of symbols]
1
3 Shaft (shaft)
4
6 Valve gear (rotating body)
17
31
Claims (4)
(b)このスロットルボデーに回転自在に支持されたシャフト部を有し、前記吸気通路を開閉制御するスロットル弁と、
(c)このスロットル弁のシャフト部と一体的に回転する2個に分割された分割型の磁石、これらの磁石により磁化される2個に分割された分割型のヨーク、および前記分割型の磁石の磁力を受けて前記スロットル弁の開度を検出する非接触式の検出素子を有する回転角度検出装置と、
(d)前記分割型の磁石と前記分割型のヨークを収容、保持する保持部と、前記シャフト部に固定される被固定部とを一体的に有し、前記スロットル弁のシャフト部を駆動する回動体と
を備え、
前記分割型の磁石および前記分割型のヨークは、前記分割型の磁石の一方が前記分割型のヨークの一方の端部同士で挟まれ、且つ前記分割型の磁石の他方が前記分割型のヨークの他方の端部同士で挟まれるように、前記分割型の磁石が前記分割型のヨーク間に配置された状態で、前記回動体の保持部の内周面に固定されており、
前記非接触式の検出素子は、前記分割型の磁石の内周側に配置されており、
前記回動体は、非磁性金属により製作されていることを特徴とする内燃機関用吸気制御装置。(A) a throttle body that forms an intake passage to the internal combustion engine;
(B) a throttle valve having a shaft portion rotatably supported by the throttle body, and controlling the opening and closing of the intake passage;
(C) A split magnet divided into two that rotates integrally with a shaft portion of the throttle valve, a split yoke divided into two magnetized by these magnets, and the split magnet A rotation angle detection device having a non-contact type detection element that detects the opening of the throttle valve under the magnetic force of
(D) A holding portion that houses and holds the split type magnet and the split type yoke and a fixed portion that is fixed to the shaft portion are integrally provided to drive the shaft portion of the throttle valve. A rotating body,
The split of the magnet and the divided-type yoke, the split of one of the magnets is sandwiched between the one end portions of the divided-type yoke, and the divided-type the other is the divided-type yoke of the magnet of so as to be sandwiched by the other ends, in a state where the split-type magnets are arranged between the division type yoke are fixed to the inner circumferential surface of the holding portion before Machinery body,
The non-contact detection element is arranged on the inner peripheral side of the split magnet,
The intake control device for an internal combustion engine, wherein the rotating body is made of a nonmagnetic metal.
前記非磁性金属とは、錆止めが不要な金属であることを特徴とする内燃機関用吸気制御装置。The intake control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The intake control device for an internal combustion engine, wherein the nonmagnetic metal is a metal that does not require rust prevention.
前記スロットルボデーは、前記回動体のそれ以上の回転を規制するストッパを有し、
前記回動体は、前記スロットル弁の全閉時に前記ストッパに当接するストッパ部を一体的に設けたことを特徴とする内燃機関用吸気制御装置。The intake control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The throttle body has a stopper for restricting further rotation of the rotating body,
An intake control device for an internal combustion engine, wherein the rotating body is integrally provided with a stopper portion that contacts the stopper when the throttle valve is fully closed.
前記回動体は、モータのトルクが伝達されるバルブギヤであり、
前記被固定部は、かしめまたは溶接により前記シャフト部の一端部に固定されたことを特徴とする内燃機関用吸気制御装置。The intake control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
The rotating body is a valve gear to which torque of a motor is transmitted,
The intake control device for an internal combustion engine, wherein the fixed portion is fixed to one end portion of the shaft portion by caulking or welding.
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